我国是水资源最匮乏的国家之一。工业用水总量占据我国用水总量的35%,大量的工业用水加剧了我国水资源短缺。在我国广大农村,相比于城市,排污管道、污水处理厂等基础设施建设比较滞后,加之受传统生活习惯的影响,各类生活污水未经处理直接排放,一部分汇聚河道或渗入地下,造成农村整体水环境的恶化,直接影响村民的生活和健康。聚合硫酸铁生产成本低、投加量少、适用PH范围广、杂质(浊度、COD、悬浮物等)去除率高、残留物浓度低、矾花沉降速度快、脱色效果好,因而广泛应用于工业废水,城市污水,工业用水以及生活饮用水的净化处理。
聚合硫酸铁:又名聚铁、硫酸聚铁。分子式:[Fe2(OH)n.(SO4)3-n/2]m,有液体和固体两种形式。液体产品为红褐色或深红褐色的粘稠液,固体产品为淡黄色或浅灰色的树脂状颗粒。相对密度1.45。聚铁水解后可产生多种高价和多核络合离子如[Fe2(OH)4]2+、[Fe3(OH)6]3+、[Fe8(OH)20]4+ 等,对水中悬浮的胶体颗粒进行电性中和,降低电位,促使离子相互凝聚,并产生吸附、架桥交联等作用,促使悬浮粒子发生凝聚并沉淀,从而将水净化。
聚合硫酸铁(poly ferric sulfate,PFS)是上世纪70年代国外开发的一种新型无机高分子混凝剂,与常用的混凝剂相比,有许多明显的优点,因此许多国家都在研制和应用聚合硫酸铁。
而在国内,污水排放标准也日趋严格,总氮的深度处理成为了水污染处理的大趋势。2002年,《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB生效,污水处理标准以一级B为主,总氮的排放标准为20 mg/L;2006年,国家提出重点流域水质要提升至一级A标准,总氮排放标准提高至15mg/L;2007年,太湖流域开展一级A提标改造,一、二级水质总氮要求提高至10 mg/L ,其它级别总氮要求提高至12mg/L。
工业废水深度处理的关键环节和难点是除盐技术产品,当前除盐技术以膜技术为主。工业废水具有水质成分复杂多变、水量波动幅度大、污染性强等特点,而膜技术对进水指标要求极为严格,而且在处理回用过程中需要添加大量药剂,成本高昂而且容易造成二次污染,在很大程度上制约了废水深度处理回用规模的扩大。长期以来,国外知名企业在我国的反渗透市场占据垄断地位。传统的除盐技术并不适用于高盐高硬高COD等复杂水质废水的深度除盐回用,高硬、高盐工业废水的除盐是工业废水资源化利用的难点,也是制约我国工业废水高价值资源化回用的瓶颈。
1、聚硫酸铁的性能
聚合硫酸铁的通式为[Fe(OH)n(Sn]m,式中n<2,其对应的盐基度B=n/(2*3)×100%。聚合硫酸铁的盐基度越高,即n值越大,产品聚合度m也越高,其形成的矾花越大,絮凝效果越好,絮体的沉降速度越快。 适用的pH值范围宽,有利于给水管网电化学腐蚀问题的解决。我国城市给水管网普遍存在这一问题,其解决方法之一是水厂在水处理时投加石灰将水的pH值提高到8.0~8.5(具体数值通过水质稳定试验确定)。三价铁盐混凝剂适用的pH值范围宽,Fe(OH)3的等电点约在pH=8.0处[2]。氢氧化铁凝胶的比表面积在酸性溶液中为100m2/g左右,在碱性溶液中达320m2/g[3]。三价铁盐混凝剂的佳pH值范围有两个:6~7和8~9.5[3],在前一pH值范围氢氧化铁胶体微粒带正电荷,有利于与天然水中带负电荷的胶体微粒进行中和与凝聚,在后一pH值范围氢氧化铁沉淀物有很好的吸附性和粘着性。由此,水的pH值提高到8.0以上后,在某些情况下还能提高三价铁盐混凝剂的澄清处理效果。
在化工废水处理中,混凝技术通常是和沉淀法、气浮法一起使用的,也可以称之为混凝沉淀工艺或者混凝气浮工艺。单一的混凝法指的是通过化学或物理方法在废水中加入物质,让废水中的悬浮物在不易过滤和沉降时能够凝结成一体,从而变大较大颗粒后可以有效的进行分离。在实践过程中,单一混凝剂使用较少,主要是其效果较复合混凝剂而言较差。采用混凝技术来处理化工企业的工业废水,特别是针对混合化工废水的处理是非常有效的,能够根据不同水质情况来选择适用的脱色剂,脱色效果好,处理能力强。因此,混凝技术在化工企业处理废水时效果非常好,也得到了普遍的应用。
聚合硫酸铁用于工业废水处理
1、印染废水处理聚合硫酸铁,替代传统低分子铁盐和铝盐的混凝剂,相对传统混凝剂用量大、混凝效率低、有铝离子等残留易造成二次污染的特点,聚合硫酸铁的投加量在150ppm左右,其用量小,对COD和色度的去除率高,佳ph值条件为:8.0。
2、电镀污水处理聚合硫酸铁,聚合硫酸铁可做混凝剂和破络剂。络合物主要是铜—氨络合物,其性质稳定,pH=11,难以与碱、聚铝等混凝剂直接发生沉淀反应。还可以用作中水回用。
3、造纸废水处理聚合硫酸铁,替代聚合氯化铝、硫酸铝等,用作混凝剂,还可以用作造纸污泥脱水,在造纸废水处理白水回收工序中不可以用聚合硫酸铁(含强阳离子的聚合物),只能用聚合氯化铝。
采用聚合硫酸铁混凝剂后,由于矾花相对体积质量大、沉淀快,故沉淀池和滤池出水浊度低。聚合硫酸铁混凝剂除天然有机物(包括色度物质)的效果也好,若再适当加大混凝剂投加量,天然有机物去除率将更高。
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